基于GPS 和GPRS 的多功能汽車(chē)記錄儀的設計

摘要： 提出一種多功能汽車(chē)記錄儀的設計方案， 系統采用AT91SAM9260 型ARM 處理器為控制器，Linux 操作系統，K91G08U0B 型Nand Flash 為存儲介質(zhì)，通過(guò)ET-318 SiRF Star Ⅲ GPS 芯片組接收GPS 信號進(jìn)行定位，而GPRS 模塊采用SIM300C 傳輸數據。該汽車(chē)記錄儀能夠實(shí)時(shí)記錄監測汽車(chē)行駛狀態(tài)、位置，通過(guò)GPRS 將行駛記錄及當前信息上傳至服務(wù)器，實(shí)現遠程監控，具備超速、疲勞駕駛報警功能。數據可以通過(guò)USB 或RS-232 串口上傳至上位機。經(jīng)測試該記錄儀性能穩定可靠。

　　汽車(chē)行駛記錄儀（汽車(chē)黑匣子）是一種使用在汽車(chē)上的數字式電子記錄裝置，它可以對汽車(chē)的行駛速度、時(shí)間、里程及剎車(chē)等狀態(tài)信息進(jìn)行存儲并通過(guò)USB 或串口導出數據。

　　汽車(chē)記錄儀對約束駕駛員的不良駕駛行為，分析、鑒定道路交通事故，提高交通管理執法水平和運輸管理水平，保障車(chē)輛運行安全具有重要作用。

　　當前的汽車(chē)行駛記錄儀技術(shù)比較成熟，低端產(chǎn)品一般采用8 位或16 位單片機作為主處理器[2]，中高端則采用32 位的ARM 處理器， 但這些產(chǎn)品一般只能做到對本車(chē)的記錄及監控，車(chē)輛行駛記錄需逐車(chē)采集，不便于大型車(chē)隊和企業(yè)管理。這里提出一種基于GPS 和GPRS 的多功能汽車(chē)記錄儀的設計方案，該設計是在實(shí)現記錄儀基本功能的基礎上，增加GPS 和GPRS 模塊，分別用于定位和數據遠程傳輸，結合數據庫技術(shù)和相應監控管理軟件實(shí)現對車(chē)輛和司機全方位監控、調度和管理。

　　1 系統組成和主要功能

　　本系統主要包括汽車(chē)記錄儀終端、服務(wù)器和監控管理軟件。其中汽車(chē)記錄儀終端包括信號采集、數據記錄、GPS 和GPRS 等部分。服務(wù)器接收記錄儀通過(guò)GPRS 發(fā)送的數據并保存。監控管理軟件對服務(wù)器的數據進(jìn)行統計、分析[3]，得到超速駕駛、疲勞駕駛和行駛里程等信息。

　　記錄儀終編是整個(gè)系統的基礎，其主要功能為：

　　1）實(shí)時(shí)定位功能能夠實(shí)時(shí)采集記錄車(chē)輛當前所處的位置數據，并把位置數據發(fā)送到監控中心管理平臺，在監控平臺上顯示出車(chē)輛的行駛軌跡；監控中心（監控站）也可以發(fā)出指令尋找目標車(chē)輛所在位置數據；

　　2）運營(yíng)限制區域設置功能利用監控平臺可以對運營(yíng)車(chē)輛的行駛區域范圍做出限定，車(chē)輛一旦超出限定區域，監控平臺就會(huì )發(fā)出報警；

　　3）泊車(chē)防盜功能停車(chē)后按下泊車(chē)防盜按鈕，車(chē)輛就進(jìn)入泊車(chē)防盜狀態(tài)。如車(chē)輛非法移動(dòng)，監控平臺立即發(fā)送短信至主控手機上，并報告當前的車(chē)輛位置；

　　4）緊急求助報警當車(chē)輛遇劫或需要求助時(shí)，駕駛人員可通過(guò)按鍵向中心報警， 同時(shí)向監控中心發(fā)送車(chē)輛的經(jīng)度、緯度、行駛速度、方向、時(shí)間等信息；

　　5）車(chē)輛全程行駛數據記錄車(chē)載終端全程采集、記錄車(chē)輛行駛和司機操作的全部數據并發(fā)給數據中心。其中包括：

　　車(chē)輛的時(shí)間、速度、里程、狀態(tài)、位置、發(fā)動(dòng)機轉速等數據。利用一體機記錄下的全程行駛數據，監控平臺提供每條行駛記錄全程時(shí)間-速度-狀態(tài)曲線(xiàn)和里程-速度-狀態(tài)曲線(xiàn)。通過(guò)這些曲線(xiàn)查看司機的全部駕駛過(guò)程；

　　6）超速報警和超速記錄車(chē)載終端可以按預先設置的速度限制進(jìn)行超速報警。當車(chē)輛行駛速度超過(guò)設定值時(shí)，車(chē)載終端就以聲/光方式報警，提醒司機及時(shí)減速。同時(shí)把車(chē)輛超速信息發(fā)送到監控中心；

　　7）司機疲勞駕駛報警和記錄車(chē)載終端能記錄駕駛員連續駕駛時(shí)間超過(guò)4 h 的所有疲勞駕駛數據；

　　8）事故疑點(diǎn)記錄車(chē)載終端以0.2 s 的時(shí)間間隔記錄車(chē)輛停車(chē)前20 s 時(shí)間段內和實(shí)時(shí)時(shí)間相對應的車(chē)輛行駛的速度值、剎車(chē)信號和其他車(chē)輛狀態(tài)信號作為事故疑點(diǎn)數據。存儲最近2 個(gè)月的所有事故疑點(diǎn)數據；

　　9）車(chē)輛油位監控功能車(chē)載終端可以對油箱油位進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。當油位發(fā)生異常變化時(shí)，車(chē)載終端可以實(shí)時(shí)記錄變化量并向監控中心發(fā)送異常變化數據；

　　10）視頻監控功能可外接兩路攝像頭，將車(chē)內外情況抓拍照片后傳送到監控中心；

　　11）駕駛員身份識別功能車(chē)載終端利用IC 卡方式實(shí)現駕駛人員身份識別功能。使用和車(chē)載終端配套使用的管理軟件可以把駕駛員基本信息設置在IC 卡中， 其中包括：“駕駛員姓名”、“駕駛員代碼”、“駕駛證號碼”。把設置好的IC 卡插入記錄儀，記錄儀自動(dòng)對司機進(jìn)行識別；

　　12）數據通信功能車(chē)載終端通過(guò)內置GPRS 通訊模塊實(shí)現和監控中心的數據互通； 車(chē)載終端設有標準USB 接口，使用U 盤(pán)可以把車(chē)載終端記錄的全部數據取出；通過(guò)車(chē)載終端的USB 口可以對車(chē)載終端進(jìn)行參數設置也可以對車(chē)載終端進(jìn)行程序裝載；

　　13）讀取短信功能讀取監控平臺發(fā)送的任意短信內容。

　　2 記錄儀硬件設計

　　記錄儀總體結構框圖如圖1 所示， 主要包括ARM 處理器、GPS 模塊、GPRS 模塊、信號采集電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、語(yǔ)音報警電路及數據存儲電路。

　　2.1 主處理器

　　為了滿(mǎn)足系統對實(shí)時(shí)性、大量數據處理、GPS 信號接收、GPRS 發(fā)送數據控制等各方面的要求， 選用32 位ARM 處理器AT91sam9260。AT91SAM9260 采用ARM926EJ-S 內核，外部總線(xiàn)接口包含諸多控制器， 用于控制SDRAM 以及包括NAND Flash 和Compact Flash 在內的靜態(tài)存儲器，7 路USART、1 個(gè)雙線(xiàn)接口（TWI）以及4 通道10 位A/D 轉換器。